河流动力学论文.doc

桥墩建设对河流的影响 -以家乡的一座桥的桥墩为例 水工四班 徐素红 0901060111摘要：本文以我家乡的一座名为“新兴大桥”的桥梁的桥墩为实例，探讨当前中国桥梁建设中所面临的桥墩建设对河流影响的问题，定性分析了桥墩建设对桥区水位，流速，流场以及河床演变的影响特性。经大量资料的查阅和分析表明：桥墩的建设对水位和流速影响最明显区域为桥墩或桥墩密集区附近，对河床演变影响在于其引起其桥址附近河道冲刷严重，河中心会有淤积趋势。 关键字： 桥墩 河流 流速 水位 影响桥墩建设对河流的影响研究的背景和意义：1. 射阳河和新兴大桥的工程概况我的家乡是江苏省盐城市阜宁县，地处苏北里下河地区。苏北里下河地区是水网地区，大大小小的河流织成水的网络，而射阳河则是这张网络中的纲领。它是苏北里下河地区最大的排水走廊,也是苏北发展河海联运事业的一条黄金水道，全长198公里，西起宝应射阳湖，流经建湖、阜宁、滨海、射阳等县，浩浩荡荡，奔流入海。流域面积4036平方公里，养育着400万盐阜儿女，肩负着里下河地区40%的防洪、排涝和32万公顷耕地的灌溉任务。阜宁新兴大桥总投资5000万元，大桥总长308.4米，桥宽22.5米，主跨88米，边跨64米，全桥共有24对斜拉索，塔高51.8米，该桥是目前苏北第一座城市独塔斜拉桥。 随着国民经济的发展，桥梁建设步伐加快。桥梁的建设方便了人们的交通，间接地对国民经济建设作出了突出贡献。然而，桥梁中桥墩建设对于维系河流健康发展的问题近年来也逐步引起关注。桥粱建设在经济发展中发挥了巨大效益，但必须要看到工程所产生的一系列负面影响，将会引起桥址附近河道冲刷严重，河中心会有淤积趋势以致河床演变。 因此，桥梁建设对于桥区水位，流速，流场以及河床演变的影响的问题的提出与研究，不仅对“维系河流健康发展”有重要的意义，而且对于解决当前中国桥梁建设中所面临的桥墩建设对河流影响等问题有重要的实用价值。2. 桥墩建设对河流影响的国内外研究 桥墩建设对于河流的影响在19世纪后期已开始，研究手段从调查分析到实验研究，从一维，二维到三维的水流数值计算。在所有的研究手段中，平面二维水流数值计算，应用最为广泛，具有方便，快捷，费用较低等优点。但由于时间，学历，实验室等限制，只能根据查阅大量资料。进行调查分析进而定性分析桥墩建设对桥区水位，流速，流场以及河床演变的影响特性。研究的主要内容及成果分析主要内容：1. 桥墩建设对河道流速的影响 a.河道过水断面流速和垂线平均流速的变化 由于桥墩占用了部分河道过水断面，桥墩上下游的河流过水断面流速及垂线平均流速发生了变化。查阅阜宁新兴大桥的部分调查资料表明：桥轴线的上游断面平均流速减小,最大减少值为0.02m/s；桥轴线断面的流速变化较为明显，断面平均流速的最大增值为0.30m/s；垂线平均流速的最大增值为0.41m/s。桥轴线下游段面断面平均流速变化较小，则可认为桥墩的建设对于下游河道的流速影响较少。故而，桥位的方位很重要。 b.河道流速过程变化 桥梁修建后，破坏了桥梁流段原有的流场，因桥墩对断面单宽流量分配的影响，主桥墩流速均有不同程度的增加，而位于主墩后和河中桥墩密集处的区域流速减小。其余区域的流速变化不甚明显，建桥后流速过程的相位变化也不是很明显。建桥前后对河流的整体流场没有明显变化，变化区域主要在桥位附近。建桥后高低水位时水流受河中桥墩的影响较为明显。故而，桥位的方位很重要。 2. 桥墩建设对水位的影响 根据查阅大量资料知道，河流水道以水位高时水流为主要动力，且流速变化一般滞后于水位变化，因为水位高时水流流速仍然较大，具有一定的行进流速。大桥修建后，桥址处河段阻力增加，引起水位变化，高水位时桥位下游会出现壅水，桥位上游存在水位降低现象。壅水与水位降低现象主要出现于河中桥位上，下游附近，桥位上，下游沿程逐渐减小。相应的，水位降低时，桥位上游会出现壅水，下游存在水位降低现象。沿程统计阜宁的新兴大桥的河中水位变化可知：水位变化时，桥位上，下游有明显的壅水和水位降低现象，且影响范围大致在桥位上，下游2.3km以内。由此可以说明桥墩对于水位的影响大致是壅水和水位降低两种形式，且影响范围不是很大，皆在桥位上下游附近。3. 桥墩建设对河床演变的影响 由水流计算可知，建桥对流场的影响主要在桥区附近，不会引起较大的河势调整，但对于桥区的河床演变有一定影响。建桥后河中心水位的变化流速均有一定程度的降低，桥墩建设肯定会引起其桥址附近河道冲刷，特别是桥墩周围的冲刷会较为严重且河道中心会有淤积趋势。成果分析：桥墩的建设使得上游河道流速变化较为明显，但对于下游河道的流速影响较少。建桥前后对河流的整体流场没有明显变化，变化区域主要在桥位附近。建桥后高低水位时水流受河中桥墩的影响较为明显。桥墩对于水位的影响大致是壅水和水位降低两种形式，且影响范围不是很大，皆在桥位上下游附近。桥墩建设会引起其桥址附近河道冲刷，特别是桥墩周围的冲刷会较为严重且河道中心会有淤积趋势。结束语探寻桥墩建设对河流影响的问题是当前中国桥梁建设中所面临的研究的热点，目前研究还主要对于维系河流健康和可持续发展的问题。必须加强河流水文和桥墩建设的基础研究，识别桥墩对河道的影响的正与负，客观评价桥梁建设对河流的影响；在方便人们交通，间接对国民经济做贡献时